让OpenSSL生成确定性密钥

Question

我想让openssl生成确定性的私钥和公钥对，与之相关的设备依赖数据会通过HASH填充到seedbuf中作为种子，但是似乎无法使用该种子进行随机数生成，生成的密钥仍然是随机的。由于多种原因，我不想只生成一次密钥并将其存储，我只想让私钥存在于内存中。

RAND_seed(seedbuf, sizeof(seedbuf));

bne = BN_new();
if (1 != BN_set_word(bne,e)) {
    goto free_stuff;
}

keypair = RSA_new();
if(1 != RSA_generate_key_ex(keypair, KEY_LENGTH, bne, NULL)) {
    goto free_stuff;
}

基本上，我希望“RSA_generate_key_ex”函数在使用相同的输入时每次返回相同的密钥对。

- JakobJ

Answer 1

让openssl生成确定性密钥...

我不认为你可以直接做到这一点。默认情况下，OpenSSL使用md_rand，它会自动进行种子生成。调用rand_seed内部调用rand_add，它会将状态添加到（而不是丢弃/替换）状态中。您可以在crypto/rand/md_rand.c中找到md_rand的源代码。

如果启用了FIPS构建，则可以使用NIST的SP 800-90确定性随机比特生成器。然而，我似乎记得它们的操作方式类似于md_rand。也就是说，您可以添加到内部状态，但无法真正控制它。您可以在crypto/rand/rand_lib.c中找到源代码。

我认为您有一个选择。您可以创建自己的my_rand。将其基于块密码或哈希。在启动时，使用设备相关数据对其进行种子处理，然后返回确定性字节。

现在，要想让像RSA_generate_key_ex这样的函数使用你的PRNG，你需要将它打包进一个OpenSSLENGINE中。 OpenSSL的Richard Levitte在OpenSSL博客上发布了两个不错的系列博客Engine Building Lesson 1: A Minimum Useless Engine和Engine Building Lesson 2: An Example MD5 Engine。

一旦你将其与引擎打包，就可以像这样使用它。在使用ENGINE_METHOD_RAND设置随机方法后，你将使用你的算法。

ENGINE* eng = ENGINE_by_id("my_rand");
unsigned long err = ERR_get_error();

if(NULL == eng) {
    fprintf(stderr, "ENGINE_by_id failed, err = 0x%lx\n", err);
    abort(); /* failed */
}

int rc = ENGINE_init(eng);
err = ERR_get_error();

if(0 == rc) {
    fprintf(stderr, "ENGINE_init failed, err = 0x%lx\n", err);
    abort(); /* failed */
}

rc = ENGINE_set_default(eng, ENGINE_METHOD_RAND);
err = ERR_get_error();

if(0 == rc) {
    fprintf(stderr, "ENGINE_set_default failed, err = 0x%lx\n", err);
    abort(); /* failed */
}

如果你想查看一个ENGINE的实现，可以查看crypto/engine/eng_rdrand.c中的rdrand引擎。引擎并不复杂，容易进行复制和粘贴。请确保将新引擎添加到crypto/engine/Makefile中的Makefile中。

- jww

Answer 2

如果您想生成确定性密钥，而不一定使用OpenSSL，GnuTLS 可能能够提供帮助：

certtool --generate-privkey --outfile privkey.pem --key-type=rsa --sec-param=high --seed=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

使用--seed，至少在当前版本中，意味着使用可证明的算法生成（FIPS PUB186-4）--provable。

生成的privkey.pem格式为RSA-PSS，您可以使用以下命令将其转换为原始RSA格式：

certtool --to-rsa --load-privkey privkey.pem --outfile privkey.key

如果需要，您可以从任一格式的密钥生成自签名证书：

certtool --generate-self-signed --load-privkey privkey.key --outfile signed.crt --template cert.cfg

如果你想让这一步骤也具有确定性，或避免每次运行命令时回答问题，请在最后一个命令中添加--template cert.cfg参数。使生成变得确定性的cert.cfg文件的最小内容如下：

serial = 1
activation_date = "2019-01-01 00:00:00 UTC"
expiration_date = "2029-01-01 00:00:00 UTC"

- user

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在使用4个种子时，这是否有用？我找不到一种将两个随机密钥和两个私有密钥（服务器和客户端）转换为一个主密钥的方法，作为ssl握手过程的最后一步。谢谢。 - Ori David

@OriDavid：我不太明白你的问题以及你想要实现什么。在TLS中没有所谓的主密钥。你需要CA证书吗？ - user

我想要实现IBM SSL握手概述中的第四步，但是我不知道如何"计算秘密密钥"。假设我拥有必要的密钥，公式是什么？ - Ori David

@OriDavid：如果您需要那种详细程度的信息，最好直接阅读规范（TLS 1.3参见RFC 8446，以前的版本请参见Wikipedia文章），并且可能需要查看一些TLS库源代码。无论如何，TLS实现细节完全超出了这个问题的范围，因此您应该提出另一个问题，甚至在其他网站上提问，如Crypto.SE。 - user

在我的系统上，如果种子的长度不符合预期，则密钥不会相同。预期的长度在此处有记录链接。 - Alai